GENETICA Y CRUZAMIENTOS

GENETICA Y CRUZAMIENTO 2ª
EVOLUCION FILOGENETICA Y TAXONOMIA

La evolucion de las diferentes especies de animales a lo largo del tiempo ha originado tal diversidad que no seria posible estudiarla ni comprenderla si no es clasificada.
El concepto de clasificacion es muy empleado y clasificado a diversos aspectos de la vida cotidiana, siempre basado en la similitud entre los caracteres para su agrupacion. Pero cuando esto se aplica a la biodiversidad, surgen innumerables dificultades. Ya en la Grecia antigua se diseñaron patrones para intentar organizar la biodiversidad, como observamos en los tratados de Theophratus. En esa epoca, Aristoteles ya realizo una clasificacion de aves, agrupandolas en dos grandes clases, las aves terrestres y las aves acuaticas. Desde entonces, el hombre ha buscado la forma de poder ordenar y clasificar las miles de especies de plantas y animales existentes, creando diversas corrientes cientificas a lo largo de la historia, que no siempre estaban de acuerdo en los principios de agrupacion.
La taxonomia consiste en la nominacion y ordenamiento de los seres vivos de acuerdo a unas normas aceptadas por la comunidad cientifica. En la actualidad, el sitema que se emplea se llama linneano, en honor a su creador,Karl Von Linneo (1707-1778 ), considerado el padre de la taxonomia moderna.
Este sistema se basa en dos principios:
- cada especie de ser vivo recibe un nombre en latin unico, compuesto por dos palabras. Dicho nombre tiene un nombre generico, que puede ser comun a otras especies proximas, y un nombre especifico. Asi por ejemplo tenemos que el canario se denomina SERINUS ( nombre que puede ser comun a otras especies ) CANARIUS ( nombre especifico).
- La agrupacion de las especies se hara en estructura jerarquica, de mayor a menor categoria. De esta forma los taxones o unidades de agrupaciones de una categoria, se agruparan en taxones de categoria superior, y a su vez, contendran taxones de categoria inferior.
Los taxones que emplea este sistema son:

Este sistema creado por Linneo consiguio poner fin a la ordenacion caotica que se venia realizando hasta aquel entonces en animales y plantas. Solo se creaban grupos de animales en funcion a sus caracteristicas mas llamativas o su forma de vida y dentro de cada grupo, se organizaban por orden alfabetico. Esto hacia que se pudiera encontrar el caballito de mar en el mismo grupo que el hipopotamo, ya que ambos vivian en el agua y su nombre empezaba por hip-.
Linneo crea un sistema de agrupacion formal y con gran capacidad de almacenamiento de informacion. Su criterio se basaba en el esencialismo, igual que hizo Aristoteles, identificando las caracteristicas de los organismos que consideraba esenciales y no accidentales, para despues agrupar a los individuos en funcion de su cincidencia morfologica en especies. Una vez que diferencio las especies, fue agrupando en taxones cada vez mayores hasta conseguir clasificar todos los seres vivos conocidos. Empleaba un sistema de clasificacion ascendente, comenzando por especie y terminando en reino. El estudio de Linneo utilizaba como taxones unicamente reino-clase-orden-genero-especie, siendo el resto de los taxones añadidos a lo largo de la historia, tras nuevos estudios cientificos. Por ejemplo, el organismo que conocemos como tiburon sera un elasmobranquio galeomorfo, porque reune las caracteristicas esenciales de los elasmobranquios ( endoelesqueto cartilaginoso, dientes de sustitucion y escamas placoideas) y de los galeomorfos ( cinco hendiduras branquiales y aleta anal ). Asi cualquier otro individuo que reuna estas carcteristicas debe ser considerado un tiburon. El resto de caracteristicas no esenciales que presenta este animal, como el color, otras aletas... no influyen en su taxonomia pero pueden emplearse para determinar el genero o la especies.
El esencialismo sienta el concepto tipologico de especie. Asi, un individuo perteneciente a la especie Serinus canaria reunira las caracteristicas esenciales necesarias para ser considerado como tal, junto con otras que hacen que sea un lizard, un gloster o un canario anglosajon de color. ..................... Continuara.
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Este tipo de clasificaciones se complicaria al surgir las teorias evolutivas. Si todos los seres han evolucionado desde sus ancestros, dando como origen sus caracteristicas actuales, necesitamos introducir en taxonomia el parentesco filogenetico para poder realizar las agrupaciones pertinentes.
Este sistema de clasificacion cuenta con dos criterios de agrupacion:

Los estudios de Lamarck, y posteriormente de Darwin, sentaron las bases de la teoria evoucionistas. El orde de clasificacion deberia ser el resultado de un proceso evolutivo continuo, determinando por la seleccion natural.
La homologia de caracteres
Para realizar una clasificacion de la biodiversidad debemos comparar los diferentes caracteres que presentan las especies, y los caracters homologos son la clave para establecer una clasificaccion avolutiva. Cuanto mas proximas se encuentran dos especies en la evolucion de un mismo antepasado, mas similares seran sus caracteres a todos los niveles (morfologia, anatomia,desarrollo, metabolismo, cromosomas...)

Taxonomia en aves
Conociendo bien la taxonomia de nuestras aves, podremos clasificar correctamente las especies con las que trabajamos y centrar su escala avolutiva. La proximidad o lejania taxonomicas que exista entre dod especies diferentes sera indicativo de su proximidad avolutiva y, por tanto, de la viabilidad en su hibridacion. Este es un consepto muy importante dentro de la ornitologia. Ya no solo nos sirve para poder obtener hibridos fantasticos entre especies, yambien sera utilizado para poder pasar mutaciones geneticas de una especies a otras, como veremos mas adelante,basandonos en su afinidad.
Conocemos comunmente como aves a los seres vivos que presentan su cuerpo recubierto de plumas, en concreto, vertebrados con plumas. Las aves descienden directamente de los reptiles y sus plumas surgen como evolucion de las escamas de estos reptiles.
Las aves vuelan y lo hacen gracias a sus plumas. Pero se cree que las primeras plumas que aparecieron, al surgir desde las escamas, tenian una funcion de aislamiento termico. Mas tarde y como consecuencia de morfologia que fueron adaptando dichas plumas, se enfoco su diferenciacion hacia los patrones de vuelo, aprovechando sus ventajas eurodinamicas. Para que surgiera este escalon evolutivo, en algun momento de la historia debio existir un reptil con plumas, aunque no existe constancia de dicho animal. El primer antepasado que se conoce de las aves es el Archaeopteryx lithographica, que vivio hace 150 millones de años. Aunque se estima que hace 200 millones de años ya debian de existir aves, no se tienen constancia de ningun resto fosil con estructura alada en aquella epoca.
De esta evolucion, surge la Clase Aves en taxonomia. De forma........... Continuara..

Clase aves en taxonomia.

De esta avolucion, surge la clase aves en taxonomia. De forma descendente, si vamoa desde reino hasta clase, nos encontramos con que pertenecen al reino animal, ya que son sistemas multicelurares que se nutren por ingestion, y el subreino Eumetazoa, por presentar simetria lateral con respecto al plano sagital.
El filo sera Chordata, incluyendo a aquellos animales que tienen medula espinal, y subfilo Vertebrata, que seran los cordados con columna vertebral. Superclase, Gnathostomata, como vertebrados con mandibulas que son. A partir de aqui, la presencia de plumas recubriendo su cuerpo se considera el signo mas caracteristico para diferenciar las aves del resto de animales, y parece la clase aves.
Dentro de las aves, todas las que existen hoy dia pertenecen a la subclase Neornithes. Taxonicamente, existiran tres subclases en la evolucion de las aves: la Archaeornithes, la Enantiornithes y la Neornithes.

GENETICA DE POBLACIONES

La evolucion es un proceso genetico y, dentro de ella, la genetica de poblaciones es la disciplina que aporta los principios teoricos de la evolucion. La poblacion es un conjunto de individuos de una especie que comparten un espacio y tiempo determinados. Esta poblacion es el elemento basico que forja la evolucion. Asi, la genetica de poblaciones se basa en que los pequeños cambios ocurrido a causa de la evaluacion en estas poblaciones puede explicar los procesos evolitivos por completo. La evolucion a gran escala seria la extrapolacion en el espacio y tiempo de estos pequeños cambios.

Una poblacion esta compuesta por un numero determinado de individuos y cada individuo poseera una dotacion genetica propia. A lo largo de las generaciones, se produce una descendencia que transmite esa dotacion inicial,pero en diferentes proporcionales a las iniciales, y eso varia en funcion a la cantidad de descendencia producida por cada individuo. Es el cambio acumulativo en la composicion genetica de las poblaciones.

Los factores que determinan estas descendencia, y por tanto la evolucion, son la mutacion,la deriva genetica,la migracion,y la seleccion natural. Aunque los cuatros factores explican los cambios producidos en la evolucion, la seleccion natural es el unico capaz de explicar la adaptacion de los organismos a lo largo de la evolucion y, por tanto, la esencia propia de esta.

Los dos primeros, mutacion y deriva genetica, estan asociados al azar, es decir,surgen de forma espontanea dentro de lasa poblaciones sin seguir un patron preestablecido de aparicion, Ambos suponen un cambio en la diversidad genica de las poblaciones, que no siempre es bueno para los individuos,

La mutacion se define como un cambio estable y heredable en el material genetico, mediante una alteracion en la secuencia del ADN. En la mayoria de los casos, la mutacion no es viable o no consigue transmitirse a la descendencia. Pero cuando si lo hace, produce un aumento en la diversidad genica de la poblacion y, por tanto mejora las capacidades de adaptacion de la especie, al permitir que la evolucion seleccione entre un numero mayor de variables geneticas. Pero tambien puede aumentar el numero de factores perjudiciales, llevando a la especie hacia la extincion. La tasa de mutacion de un gen se define como la frecuencia con la que se producen nuevas mutaciones en ese gen en cada generacion .

Por otro lado, la deriva genica sera la posibilidad de que se transmita uno u otro alelo de un gen determinado de los padres a los hijos, en una generacion. Al formarse un nuevo gameto, portara uno u otro alelo de cada par que poseen los progenitores. De esta forma, en cada generacion habra una fluctuacion de las frecuencias alelicas de las poblaciones, pudiendo llegar a perderse un determinado alelo dentro de una poblacion, si en alguna generacion no se transmite. Su diferencia de las mutaciones en que produce perdida de variabilidad genetica dentro de la poblacion estudiada. .

Ejemplo
Utilizaremos un ejemplo para comprenderlo mejor. Si en una poblacion, todos los individuos son de capa negra, portando unicamente genes para ese color, cuando surge un individuo de capa blanca de forma espontanea, y puede transmitir esa capa a su descendencia, sera una mutacion. La descendencia del individuo blanco con los de capa negra portara genes para ambas capas, pudiendo a su vez originar descendencia blanca o negra por cruzamiento entre individuos de doble factor. Que un individuo negro que porte gen blanco transmita uno u otro gen a su descendencia es aleatorio, considerandose deriva genica. En el primer caso el azar influye en su aparicion y en el segundo, en su transmision, pero en ambos casos se provoca una variabilidad genetica dentro de la poblacion, y por consiguiente a pequeña escala.

La migracion se basa en la marcha de individuos de una poblacion a otra, provocando un cambio genetico en la base genetica de las poblaciones. Ya no es un factor ocurrido por azar, sino que mas bien se fundamenta en la movilidad de las propias poblaciones. Si las dos poblaciones entre las que se realiza la migracion difieren en la frecuencia de alelos de algunos de sus genes, tras el intercambio de individuos, se produce un cambio en la frecuencia de los genes en ambas poblaciones.
Estos tres factores que hemos visto no pueden explicar el concepto de adaptacion, puesto que se producen al azar o por mecanismos no regulados, de forma que originan pequeños cambios en la frecuencia genetica de la poblacion, pero sin orientarla a un fin concreto. Para comprender la adaptacion que se produce en los organismos, debemos recurrir al cuarto factor de evolucion, la seleccion naturral. Darwin se refirio a este concepto como
"" la supervivencia de los mas aptos ""

LA SELECCION NATURAL

La seleccion natural se definiria como la reproduccion diferencial de unas variantes geneticas respecto de otras. Para que ocurra, debe existir una variacion fenotipica de los individuos mediante la reproduccion y la heredibilidad del caracter que la produce. La seleccion explica las adaptaciones de los organismos y, por tanto, su evolucion en un medio ambiente, debido a que implica que se reproduzcan y transmitan sus caracteristicas en mayor proporcion aquellos individuos con una dotacion genetica mas propicia para ese medio. La seleccion siempre estara superditada al medio en el que vive el organismo y no siempre sigue un patron similar.

Esto se comprende claramente si observamos el plumaje de las aves.A traves de la seleccion y la adaptacion, en cada ecositema han eolucionado diferentes tipos de plumas y colores. En lugares con pocos depredadores y con aves voladoras, se priman las plumas coloridas para una funcion reproductora, sin utilizar el camuflaje. Sin embargo, en aves que no vuelan o que viven en el suelo, en zonas con depraradores, han evolucionado para obtener una covertura mas discreta, que les camufle de sus enemigos. Asi, en un mismo ecosistema podemos encontra pajaros de llamativos colores junto a gallinaceas de color opaco y mimetizado con el ambiente en que viven, los primeros son menos vulnerables que las segundas y la evolucion ha deribado en esos cambios para mejorar su supervivencia y capacidad de reproduccion. Ademas, la seleccion natural tendra un efecto acumulativo, añadiendo pequeñas mejoras generacion tras generacion, hasta conseguir organismos muy complejos y adaptados a su medio. Todos los seres estan en conyinua adaptacion y evolucion.

ESPECIACION

Un conjunto de poblaciones naturales forma una especie y sus miembros pueden reproducirse entre si originando descendencia fertil, pero no puede hacerlo con individuos de otras poblaciones (o no en situacion normal ). Por tanto, desde el punto de vista genetico, la especie es una unidad reproductiva.

Evolutivamente, las especies son organismos reproductivamente homogeneos en un tiempo y espacios dados, pero con el cambio de estos parametros pueden sufrir modificaciones y transformarse, originando especies diferentes.
Cuando se produce un cruce entre individuos de diferentes especies, la descendencia no es fertil, pero si evolutivamente estan muy proximas, pueden originar descendencia fertil totalmente o solo para un sexo. Estos conceptos sientan las bases biologicas de la hibridacion de especies, aspecto de mucha revelancia en algunas ramas de la ornitologia deportiva actual.

Se denomina Especiacion al proceso por el que una poblacion de una determinada especie origina otra poblacion, aisladas ambas reproductivamente, y que con el tiempo iran acumulando caracteristicas geneticas diferenciales. Este proceso ha originado a lo largo de la historia una biodiversidad con millones de especies diferentes. Las especies se pueden originar de dos formas, o por acumulacion de cambios geneticos (filetica) o por divergencias de poblaciones (cladogenesis). El proceso contrario a la especiacion se conoce como extincion.

La especiacion puede reproducirse de diferentes formas:

Los mecanismos de especiacion que mas nos influyen en ornitologia deportiva son los mecanismos de aislamiento reproductivo, que son autenticas barreras de aislamiento genetico entre poblaciones, impidiendo el flujo de genes. Se clasifican en funcion del momento del desarrollo en el que actuan, encontrandonos con:
Mecanismos de aislamiento precigoticos,que se producen antes de la fecundacion o en el momento de esta.

Mecanismos de aislamiento postcigoticos, que se producen tras la fecundacion. Pueden ser:

La herencia es la transmision de los rasgos de los progenitores a la descendencia a traves del material genetico. Cualquier caracteristica de un individuo que sea susceptible de ser transmitido a su descendencia se denominara caracter hereditario, Esta transmision comienza en el mismo momento de la fertilizacion, cuando un espermatozoide del macho se une con un ovulo de la hembra para producir un nuevo individuo, con una dotacion genetica unica.

El material genetico de los individuos se encuentran localizado en el nucleo de las celelas. El gen es la unidad de transmision hereditaria del individuo y del conjunto de estos genes dependera que se exprese o no un caracter durante su desarrollo.

Los genes se componen de acido dexosirribonucleico o ADN, La funcion de este ADN es la de portar la informacion necesaria para la sintesis de proteinas. Al sintetizarse estas proteinas, y por tanto replicarse el ADN, el numero de celulas en el cuerpo aumenta (crecimiento) y se van especializando en funciones especificas (desarrollo), expresando unos u otros genes. Asi, las celulas de cualquier tejido del cuerpo tienen material genetico suficiente para recrear un individuo, pero solo se expresan los genes necesarios para la funcion que desarrollan. De aqui parte el fundamento de la clonacion, formando un individuo a partir del material genetico de una celula del cuerpo.

Estos genes se agrupan en unos filamentos alargados llamados cromosomas y estos, a su vez, se encuentran por pares en cada celula. Excepto las celulas reproductoras ( espermatozoides y ovulos ) y algunas otras excepciones, como globulos rojos, todas las celulas portan doble copia del material genetico del individuo.
El largo de un cromosoma puede dividirse en miles de estos genes, cada uno responsable de un rasgo en particular . Cuando se crea un nuevo individuo durante la fertilizacion, la celula inicial posee una dotacion cromosomica par, proviniendo una mitad de la madre y la otra mitad del padre. En cada par de cromosomas de una celula, los dos que lo forman son morfologicamente similares y los genes situados en lugares homologos se denominan alelos , siendo responsables de una caracteristica en concreto.

El numero de cromosomas es tipico de cada especie y se abrevia con letra "n". Asi el hombre tendria n=23 y el canario n=39, siendo la dotacion de las celulas del hombre 2n=46 y las del canario 2n=78. Los genes serian lo que determinan el conjunto del individuo.

CROMOSOMAS AVIARES Y DETERMINACION DEL SEXO
Una caracteristica genetica de las aves es que, a diferencia que en los mamiferos, el sexo heterogametico es el femenino, presentado por la pareja de cromosomas sexuales ZW, siendo el masculino homogametico, representandose ZZ . Esta caracteristica tambien esta presente en los reptiles. Ademas, no todos sus cromosomas son de un tamaño similar. Poseen cromosomas de gran tamaño, llamados macrosomas, y otros de tamaño reducido llamados microsomas. Los macrosomas estan perfectamente estudiados y determinados, encontrandose entre ellos los cromosomas sexuales. Sin embargo los microsomas no estan determinados por completo y por tanto no se conoce su numero exacto. Asi se sabe que el canario, que posee 39 cromosomas, hay 9 macrosomas y 30 o mas microsomas.
Los testiculos y los ovarios prodecen celulas reproductoras a traves de una serie de divisiones, dando como resultado los espermatozoides y los ovulos. Estas celulas reproductoras solo contienen a un miembro de cada par de cromosomas, por lo que su dotacion sera"n" y no "2n". La union del espermatozoide y el ovulo durante la fecundacion dara como resultado una una nueva celula, de la que se desarrollara un individuo con dotacion cromosomica completa (2n) proviniendo la mitad de los cromosomas del padre y la otra mitad de la madre, por lo que los caracteres particulares que expresara el nuevo individuo se heredaran de ambos pregenitores.
Aunque la division cromosomica ocurrida antes de la formacion de las celulas reproductoras nos asegura que ambas partes contaran con similar dotacion genetica, existe una excepcion en el caso de los ovulos de las hembras. Estos al ser un sexo heterogametico, pueden contener el cromosoma sexual z o el W, mientras los espermatozoides siempre portaran el cromosoma Z
Dependiendo de cual de ellos porten,................. continuara.

NOVENA PARTE

Dependiendo de cual de ellos.......... porten, al unirse a un espermatozoide originaran un idividuo de sexo
femenino (ZW) o masculino (ZZ), con un frecuencia proxima al 50%.

Geneotipo y Fenotipo
El genotipo es el conjunto de genes que un individuo ha heredado de sus progenitores y que, por lo tanto, portan la informacion necesaria para poder expresar unos rasgos potenciales.

Por otro lado, el fenotipo son los rasgos que expresa el individuo y que pueden ser medidos o cuantificados.

El primero hace referencia a la dotacion genetica de un organismo y el segundo, a la expresion de esta en funcion del ambiente en el que ha desarrollado su existencia.
Existe una diferencia importante entre ambos, aunque a simple vista podria parecer que simbolizan lo mismo. El genotipo engloba caracteristicas fijas del organismo, que siempre sera asi durante toda la vida del individuo y que no podran ser modificadas de modo alguno. Sin embargo, el fenotipo hace referencia a esas caracteristicas, pero variara en funcion de las condiciones externas que le influyan, pudiendo adaptarse y cambiar a lo largo de su vida. Seria el resultado de la formula: genotipo ´+ ambiente. Por elfenotipo podemos hacernos una idea del genotipo del individuo, pero nunca de forma exacta, ya que dependera de las condiciones externas a las que haya sido expuesto. El ambiente en genetica haria referencia a todos los factores que no sean geneticos, que pueden afectar a la expresion de los genes. De esta forma, un ave que posea informacion en su genotipo heredada de sus progenitores para una altura de quince centimetros, dependera del ambiente en que se desarrolle, especialmente durante sus primeras fases de crecimiento, para expresar o no esa caracteristica. Si es criada en excelentes condiciones, puede llegar a alcanzar los quince centimetros. Ahora bien, si por el contrario se encuentra sometida a una alimentacion deficiente y a condiciones medioambientales adversas, es probable que su altura adulta no supere los diez u once centimetros.

Podriamos definir entonces al genotipo como el maximo potencial que puede alcanzar un individuo en la expresion real alcanzada de esas caracteristicas en funcion del ambiente que le rodea.

Pueden estar muy proximos o no, tambien dependera de lo infuenciable que sea cada rasgo a expresar. Si en vez de la talla nos fijamos en el color de las plumas, quizas encontraremos resultados mas proximos al genotipo, que en los rasgos morfologicos del desarrollo. Un canario amarillo siempre tendra las plumas de este color, apesar de vivir en condiciones adversas. Podra presentar mayor o menor brillo en su plumaje y una mejor o peor elasticidad de pluma, pero no dejara de ser amarillo durante toda su vida. Asi vemos que la expresion que el fenotipo haga del genotipo estara influenciada por el ambiente y por la susceptibilidad a este que tenga cada caracter que se exprese en el individuo.

Nos encontramos que en estas diferencias de expresion de los caracteres y su influencia por el medio ambiente, hay un patron comun y facilmente identificable. Agruparemos los rasgos expresados en cuantitativos y cualitativos. Los primeros hacen referencia a caracteristicas que se pueden medir o valorar en un rango, como la altura, resistencia a enfermedades, tamaño de las plumas,forma del cuerpo..... Y los segundos, se referiran a caracteristicas no cuantificables: solo determinaran si existe su presencia o no, como es el caso del color de la pluma, la presencia de rizos y corona, color de ojos....

Los rasgos cuantitativos estaran influenciados por muchos pares de genes, por lo que su expresion se vera mucho mas afectada por la influencia del medio ambiente. En el caso de los rasgos cualitativos, su expresion es regulada por un gen o por un numero pequeño de genes, por lo que la influencia del medio ambiente es menor. De esta forma, los rasgos cualitativos son indicadores mas fiables del genotipo del individuo que los cuantitativos, reflejando de formas mas exacta la herencia genetica que puede ser transmitida a su descendencia.

Expresion de los caracteres en los individuos.
La expresion de los caracteres vendra determinada por la dotacion genetica que haya heredado el individuo y por la relacion existente entre los diferentes genes que la conforman.
Las aves poseen en sus celulas des juegos de cromosomas homologos, uno preveniente de la madre y otro del padre. Como los cromosomas estan formados por genes, para cada caracter del individuo poseera dos genes. Si en ambos cromosomas existe el mismo alelo, diremos que el individuo es homocigotico para ese caracter. Si un canario proviene de dos progenitores amarillos puros, su dotacion sera similar en ambos cromosomas para el color de la pluma. Son individuos que presentaran dos genes homocigoticos, AA o aa. Pero si cada cromosoma tiene un alelo diferente, el individuo sera heterocigotico para ese caracter. Son individuos Aa. Por ejemplo un canario amarillo proviene del cruce de un individuo amarillo (AA) con otro blanco recesivo (aa). Todos los individuos homocigoticos expresaran el caracter que viene definido en sus genes. Asi, los canarios AA seran amarillos y los canarios aa seran blancos.